JPH1013210A - 交差電圧調節機能を備えた差動−cmosレベル変換器 - Google Patents

交差電圧調節機能を備えた差動−cmosレベル変換器

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JPH1013210A
JPH1013210A JP9057800A JP5780097A JPH1013210A JP H1013210 A JPH1013210 A JP H1013210A JP 9057800 A JP9057800 A JP 9057800A JP 5780097 A JP5780097 A JP 5780097A JP H1013210 A JPH1013210 A JP H1013210A
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Fiedler Alan
フィードラー アラン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 差動−CMOSレベル変換器において、第1
と第2の相補出力間の交差電圧調節機能を提供する。 【解決手段】 本装置30は、2つの差動入力38およ
び2つの相補出力42を有する差動−CMOS変換回路
32、第1の相補出力へつながる入力を有する第1のバ
ッファ34a、34b、第2の相補出力へつながる入力
を有する第2のバッファ34c、34d、第1および第
2のバッファの出力へつながる2つの電圧測定入力44
と、2つのオフセット電流出力46とを有する交差調節
回路36を含む。2つの相補出力の相対的な関係に依存
して2つのバッファ出力を発生させ、それらの交差電圧
を測定して、その交差電圧を基準電圧と比較し、交差電
圧が基準電圧よりも低ければ、2つの相補出力へ電流を
ソースし、高ければ電流をシンクする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は差動−CMOSレベ
ル変換器に関するものであり、更に詳細には交差電圧調
節機能を備えた差動−CMOSレベル変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、差動−CMOSレベル変換器
は、相補型金属酸化物半導体(CMOS)技術を用いた
特定用途向け集積回路(ASIC)のような集積回路上
に組み込まれる。いくつかの集積回路応用では、特定の
回路機能を差動電流ステアリング法を用いて差動論理回
路と一緒に組み込むことが望ましい。更に、この差動論
理回路によって生成される差動信号を、レールからレー
ルまでの(rail−to−rail)CMOSレベル
へ変換することがしばしば望まれる。一般的な差動−C
MOSレベル変換器の例は、差動入力と相補的CMOS
レベル出力とを備えた平衡型比較器を含んでいる。この
平衡型比較器には差動トランジスタ対が含まれ、それら
の対を流れる電流が、差動入力の相対的な極性の関数と
してステアリングされるようになっている。相補CMO
Sレベル出力は出力ドライバートランジスタによって駆
動され、それら出力ドライバートランジスタはステアリ
ングされた電流の関数として、それらの出力を論理高レ
ベルへプルアップするか、あるいは論理低レベルへプル
ダウンする。1つの出力が論理高レベルへプルアップさ
れると、他方の出力は論理低レベルへプルダウンされ
る。
【0003】
【発明の解決しようとする課題】この変換器の欠点は、
相補出力における、(差動入力遷移に相対的な)低レベ
ルから高レベルへの、あるいは高レベルから低レベルへ
の遷移に顕著なゆがみを導入する可能性を持つというこ
とである。もしその差動入力がクロック入力であれば、
このゆがみは、出力クロックのデューティサイクル中
に、最適な50%のデューティサイクルから大幅にオフ
セットしたものとなって現れる。位相が180度ずれた
クロック信号は、論理高レベルと論理低レベルとの中間
において交差することが好ましい。しかし、低レベルか
ら高レベルへの、および高レベルから低レベルへの遷移
における出力ドライバートランジスタの振る舞いの違い
によって、この交差が、中間よりも上あるいは下の電圧
において発生することが起こりうる。この問題は、過去
に、差動−CMOSレベル変換器の中に正の帰還を用い
ることによって、その変換器を可能な限り高速なものと
し、出力デューティサイクルの50%からのオフセット
の上限を設定することによって既に解決されている。こ
の方法およびその他の方式に関連する問題点は、デュー
ティサイクルを制御できる範囲が制限されているという
ことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の差動−CMOS
レベル変換器は、差動−CMOS変換回路、第1および
第2のバッファ、および交差調節回路を含んでいる。前
記変換回路は、第1および第2の差動入力端子と、第1
および第2の相補出力端子とを含んでいる。前記第1の
バッファは前記第1の相補出力へつながれたバッファ入
力と、バッファ出力とを有する。前記第2のバッファは
前記第2の相補出力へつながれたバッファ入力と、バッ
ファ出力とを有する。前記交差調節回路は、それぞれ前
記第1および第2のバッファ出力へつながれた第1およ
び第2の電圧測定入力と、前記第1および第2のバッフ
ァ入力へそれぞれつながれた第1および第2のオフセッ
ト電流出力とを有する。
【0005】1つの実施例では、前記交差調節回路は、
第1および第2の供給端子、基準ノード、交差電圧測定
回路、ループフィルタコンデンサ、および差動増幅器を
含んでいる。前記交差電圧測定回路は、プルアップ回路
とプルダウン回路とを含む。前記プルアップ回路は前記
第1の供給端子と交差調節出力との間につながれて、前
記第1および第2の電圧測定入力によって制御される。
前記プルダウン回路は前記交差調節出力と前記第2の供
給端子との間につながれて、前記第1および第2の電圧
測定入力によって制御される。前記ループフィルタコン
デンサは交差調節出力へつながれている。前記差動増幅
器は、前記基準ノードへつながれた第1の増幅器入力、
前記交差調節出力へつながれた第2の増幅器入力、そし
て前記第1および第2のオフセット電流出力へそれぞれ
つながれた第1および第2の増幅器出力を有する。
【0006】前記プルアップ回路は、前記第1の供給端
子と前記交差調節出力との間に直列につながれた第1お
よび第2のPチャンネルトランジスタを含み、それらの
トランジスタのゲートはそれぞれ前記第1および第2の
電圧測定入力へつながれている。前記プルダウン回路
は、前記交差調節出力と前記第2の供給端子との間に直
列につながれた第1および第2のNチャンネルトランジ
スタを含み、それらのトランジスタのゲートはそれぞれ
前記第1および第2の電圧測定入力へつながれている。
【0007】1つの好適実施例において、前記プルアッ
プ回路は更に、前記第1の供給端子と前記交差調節出力
との間に直列につながれた第3および第4のPチャンネ
ルトランジスタを含み、それらのトランジスタのゲート
はそれぞれ前記第2および第1の測定入力へつながれて
いる。前記プルダウン回路も、前記交差調節出力と前記
第2の供給端子との間に直列につながれた第3および第
4のNチャンネルトランジスタを含み、それらのトラン
ジスタのゲートはそれぞれ前記第2および第1の電圧測
定入力へつながれている。これにより、測定入力におけ
る低レベルから高レベルへ、および高レベルから低レベ
ルへの遷移に関して対称的な出力が得られる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、一般的な差動−CMOS
レベル変換器の模式図である。差動−CMOSレベル変
換器10は平衡型の比較器であって、差動入力12aお
よび12bと、相補出力14aおよび14bとを備えて
いる。入力12aおよび12bはNチャンネルトランジ
スタM1およびM2のゲートへつながれ、それらトラン
ジスタは、入力信号の相対的な極性の関数としてそれら
対を流れる電流I1をステアリングするようになった差
動トランジスタ対を構成している。電流I1は、トラン
ジスタM1およびM2のソースと電圧供給端子VSSと
の間につながれた、Nチャンネルトランジスタによって
構成することのできる電流源16から供給される。電流
源16は本質的に定電流源であることが好ましい。
【0009】もし入力12aへ供給される信号が入力1
2bへ供給される信号に対して正であれば、Nチャンネ
ルトランジスタM1はオンし、Nチャンネルトランジス
タM2はオフになろう。電流I1はNチャンネルトラン
ジスタM1と、NチャンネルトランジスタM1のドレイ
ンと電圧供給端子VDDとの間につながれたPチャンネ
ルトランジスタM3とを通るように仕向けられる。Pチ
ャンネルトランジスタM3はPチャンネルトランジスタ
M4およびM5とつながれて、電流I1を電流I2およ
びI3としてPチャンネルトランジスタM4およびM5
のドレインへミラー反転させるカレントミラーを構成す
る。PチャンネルトランジスタM4を流れる電流I2は
出力14aを論理高レベルへプルアップする。Pチャン
ネルトランジスタM5はNチャンネルトランジスタM6
へ電流I3を供給する。NチャンネルトランジスタM6
はNチャンネルトランジスタM7とつながれて、電流I
3を電流I4としてNチャンネルトランジスタM7のド
レインへミラー反転させるカレントミラーを構成する。
電流I4は出力14bを論理低レベルへプルダウンす
る。出力14aおよび14bはこうして相補的となる。
【0010】もし入力12aへ供給される信号が入力1
2bへ供給される信号に対して負であれば、Nチャンネ
ルトランジスタM1はオフし、Nチャンネルトランジス
タM2はオンとなろう。電流I1はNチャンネルトラン
ジスタM2と、NチャンネルトランジスタM2のドレイ
ンと電圧供給端子VDDとの間につながれたPチャンネ
ルトランジスタM8とを通るように仕向けられる。Pチ
ャンネルトランジスタM8はPチャンネルトランジスタ
M9およびM10とつながれて、電流I1を電流I5お
よびI6としてPチャンネルトランジスタM9およびM
10のドレインへミラー反転させるカレントミラーを構
成する。PチャンネルトランジスタM10を流れる電流
I6は出力14bを論理高レベルへプルアップする。P
チャンネルトランジスタM9はNチャンネルトランジス
タM11へ電流I5を供給する。Nチャンネルトランジ
スタM11はNチャンネルトランジスタM12とつなが
れて、電流I5を電流I7としてNチャンネルトランジ
スタM12のドレインへミラー反転させるカレントミラ
ーを構成する。電流I7は出力14aを論理低レベルへ
プルダウンする。
【0011】
【実施例】図2は、本発明に従う、交差調節機能を備え
た差動−CMOSレベル変換器の模式図である。差動−
CMOSレベル変換器30は、差動−CMOS変換回路
32、CMOSインバータ34a−34h、および交差
電圧調節回路36を含む。1つの実施例では、変換回路
32は、図1に示した差動−CMOSレベル変換器10
と本質的に同じである。しかし、変換器10は本発明で
使用するのに適した変換器の一例に過ぎない。その他の
回路構成を使用することもできる。
【0012】変換回路32は、差動入力38aおよび3
8bと、相補出力端子40aおよび40bとを含んでい
る。差動入力38aおよび38bはそれぞれ入力信号I
N+およびIN−を受信する。それらの入力信号は出力
40aおよび40b上の相補CMOSレベル出力信号へ
変換される。出力40aおよび40bはそれぞれ回路ノ
ードN6およびN6(バー)へつながれる。インバータ
34aおよび34bは回路ノードN6と回路ノードN8
との間に直列につながれる。インバータ34aと34b
とは非反転型のバッファを構成する。インバータ34c
および34dは回路ノードN6(バー)と回路ノードN
8(バー)との間に直列につながれる。インバータ34
cおよび34dもまた非反転型のバッファを構成する。
インバータ34eおよび34fは回路ノードN8と相補
出力端子42aとの間に直列につながれる。インバータ
34gおよび34hは回路ノードN8(バー)と相補出
力端子42bとの間に直列につながれる。インバータ3
4e、34f、34g、および34hは、出力端子42
aおよび42b上の出力信号OUTおよびOUT(バ
ー)に対して付加的な駆動能力を提供する。
【0013】交差電圧調節回路36は電圧測定入力44
aおよび44bと、オフセット電流出力46aおよび4
6bとを含む。電圧測定入力44aおよび44bはそれ
ぞれ回路ノードN8およびN8(バー)へつながれてい
る。オフセット電流出力46aおよび46bはそれぞれ
回路ノードN6およびN6(バー)へつながれている。
【0014】交差電圧調節回路36は回路ノードN8お
よびN8(バー)上の信号の交差電圧を監視ながら、こ
の交差電圧を基準電圧と比較して、比較の結果に応じて
回路ノードN6およびN6(バー)との間で、等しいオ
フセット電流のやり取り(ソースあるいはシンク)を行
う。好適実施例では、この基準電圧は、論理高レベル
(例えば、供給端子VDDのレベル)と論理低レベル
(例えば、供給端子VSSのレベル)との間の中間電圧
である。但し、その他の基準電圧の選び方およびそれを
生成する手段も可能である。もし交差電圧が基準電圧よ
りも低いことが分かれば、回路36は回路ノードN6お
よびN6(バー)へ等しいオフセット電流をソースす
る。もし交差電圧が基準電圧よりも高いことが分かれ
ば、回路36は回路ノードN6およびN6(バー)から
等しいオフセット電流をシンクする。この帰還ループ
は、回路ノードN8およびN8(バー)上の信号の交差
電圧が高くも低くもなくなれば平衡に到達する。従っ
て、その時の交差電圧はその基準電圧によって決まる最
適なレベルにあることになる。回路ノードN8およびN
8(バー)上の信号の交差電圧が最適であれば、相補出
力端子42aおよび42b上の出力信号OUTおよびO
UT(バー)の交差電圧もまた最適な状態にある。例え
ば、差動入力信号IN+およびIN−のデューティサイ
クルが、例えば差動電圧制御型の発振器からのクロック
信号のように50%である時、相補出力端子42aおよ
び42b上の出力信号OUTおよびOUT(バー)のデ
ューティサイクルも、任意のプロセス、電源電圧、およ
び温度の条件において、50%に非常に近い値となるで
あろう。
【0015】図3aおよび図3bは、回路ノードN6、
N6(バー)、N8、およびN8(バー)上の信号を示
す、波形の時間図である。回路ノードN8上の信号は、
回路ノードN6(バー)上の信号が論理高レベルから論
理低レベルへ遷移する間に論理高レベル(例えば、VD
D)から論理低レベル(例えば、VSS)へ遷移する。
回路ノードN6とN6(バー)の上の信号は、論理高レ
ベルと論理低レベルとの中間電圧(例えば、VDD/
2)よりも低い電圧で互いに交差する。従って、回路ノ
ードN8とN8(バー)の上の信号もまた低い電圧で交
差するが、インバータ34a−34dの増幅作用のせい
で強調されて現れる。
【0016】交差電圧調節回路36は、回路ノードN8
およびN8(バー)上の信号のこの低い交差を測定し、
回路ノードN6およびN6(バー)中へ等しいオフセッ
ト電流をソースする。この電流によって回路ノードN6
およびN6(バー)上の信号の立ち上がりおよび立ち下
がり特性が破線50および52で示したように調節され
て、回路ノードN8およびN8(バー)上の信号は破線
50’および52’で示されたように中間電圧で交差す
るようになる。
【0017】図3cおよび図3dは、回路ノードN6と
N6(バー)上の信号が論理高レベルと論理低レベルと
の中間よりも高い位置で交差する時の、回路ノードN
6、N6(バー)、N8、およびN8(バー)上の信号
を示す波形図である。従って、回路ノードN8とN8
(バー)上の信号も中間よりも高い位置で交差するが、
インバータ34a−34dの増幅作用のせいで強調され
て現れる。
【0018】交差電圧調節回路36は、回路ノードN8
およびN8(バー)上の信号のこの高い交差を測定し、
回路ノードN6およびN6(バー)から等しいオフセッ
ト電流をシンクする。この電流によって回路ノードN6
およびN6(バー)上の信号の立ち上がりおよび立ち下
がり特性が破線54および56で示したように調節され
て、回路ノードN8およびN8(バー)上の信号も破線
54’および56’で示されたように中間電圧で交差す
るようになる。
【0019】図4は、交差電圧調節回路36をより詳細
に示す模式図である。回路36は、交差電圧測定回路7
0、ループフィルタコンデンサ72、差動増幅器74、
基準電圧発生器76、フィルタコンデンサ78、および
出力ドライバー80を含んでいる。交差電圧測定回路7
0はプルアップ回路82とプルダウン回路84とを含
む。プルアップ回路82は抵抗R1とPチャンネルトラ
ンジスタM14−M17とを含む。Pチャンネルトラン
ジスタM14は、電圧測定入力44aへつながれたゲー
ト、PチャンネルトランジスタM15のドレインへつな
がれたソース、および調節ノードADJへつながれたド
レインを有する。PチャンネルトランジスタM15は、
電圧測定入力44bへつながれたゲートと抵抗R1へつ
ながれたソースとを有する。Pチャンネルトランジスタ
M16は、電圧測定入力44bへつながれたゲート、P
チャンネルトランジスタM17のドレインへつながれた
ソース、および調節ノードADJへつながれたドレイン
を有する。PチャンネルトランジスタM17は電圧測定
入力44aへつながれたゲートと抵抗R1へつながれた
ソースとを有する。抵抗R1は、Pチャンネルトランジ
スタM15およびM17のソースと供給端子VDDとの
間につながれている。
【0020】プルダウン回路84は抵抗R2とNチャン
ネルトランジスタM18−M21とを含んでいる。抵抗
R2は供給端子VSSとNチャンネルトランジスタM1
8およびM20のソースとの間につながれている。Nチ
ャンネルトランジスタM18は、電圧測定入力44bへ
つながれたゲートとNチャンネルトランジスタM19の
ソースへつながれたドレインとを有する。Nチャンネル
トランジスタM19は電圧測定入力44aへつながれた
ゲートと調節ノードADJへつながれたドレインとを有
する。NチャンネルトランジスタM20は電圧測定入力
44aへつながれたゲートとNチャンネルトランジスタ
M21のソースへつながれたドレインとを有する。Nチ
ャンネルトランジスタM21は電圧測定入力44bへつ
ながれたゲートと調節ノードADJへつながれたドレイ
ンとを有する。
【0021】ループフィルタコンデンサ72はNチャン
ネルトランジスタM22aとPチャンネルトランジスタ
M22bとを含む。NチャンネルトランジスタM22a
は調節ノードADJへつながれたゲートと供給端子VS
Sへつながれたソースおよびドレインとを有する。Pチ
ャンネルトランジスタM22bは調節ノードADJへつ
ながれたゲートと供給端子VDDへつながれたソースお
よびドレインとを有する。NチャンネルトランジスタM
22aおよびPチャンネルトランジスタM22bは、調
節ノードADJへ供給される電荷を蓄積するループフィ
ルタコンデンサを構成する。電圧測定入力44aおよび
44b上の信号が遷移する度に、特定量の電荷が調節ノ
ードADJにおいてフィルタコンデンサに対して加えら
れたり、差し引かれたりする。定常状態では、各遷移に
おいてループフィルタコンデンサ72上にある電荷の正
味の変化はゼロであり、調節ノードADJ上の電圧は一
定である。
【0022】PチャンネルトランジスタM14−M17
は、電圧測定入力44aおよび44bへ供給される信号
が低い位置で交差する時を検出し、それに応じて調節ノ
ードADJへ電荷を加える。Nチャンネルトランジスタ
M18−M21は、電圧測定入力44aおよび44bへ
供給される信号が高い位置で交差する時を検出し、それ
に応じて調節ノードADJから電荷を取り除く。例え
ば、電圧測定入力44aへ供給される信号が論理高レベ
ルから論理低レベルへ遷移し、また電圧測定入力44b
へ供給される信号が論理低レベルから論理高レベルへ遷
移する時、PチャンネルトランジスタM14およびM1
7は最初、オフ状態にあって、Pチャンネルトランジス
タM15およびM16は最初、オン状態にある。同様
に、NチャンネルトランジスタM19およびM20は最
初、オン状態にあり、NチャンネルトランジスタM18
およびM21は最初、オフ状態にある。もし入力44a
および44bへ供給される信号が低い位置で交差すれ
ば、トランジスタM14−M17のゲートがすべて低レ
ベルである期間が存在するであろう。Pチャンネルトラ
ンジスタM14−M17は瞬間的に同時にオンになり、
調節ノードADJへ電荷を供給するであろう。遷移が完
了すると、PチャンネルトランジスタM15およびM1
6はターンオフし、一方、PチャンネルトランジスタM
14およびM17はオンのままに留まる。
【0023】もし入力端子44aおよび44bへ供給さ
れる信号が高い位置で交差すれば、Nチャンネルトラン
ジスタM18−M21のゲートがすべて高レベルになる
期間が存在するであろう。従って、トランジスタM18
−M21は瞬間的に同時にオンになり、それによって調
節ノードADJから電荷が取り除かれる。遷移が完了す
ると、NチャンネルトランジスタM19およびM20は
ターンオフし、一方、NチャンネルトランジスタM18
およびM21はオンのままに留まる。入力端子44aお
よび44bへ供給される信号が、それぞれ低レベルから
高レベルへ、高レベルから低レベルへ遷移する時も同じ
ような動作が発生する。
【0024】差動増幅器74は、電流源86、Nチャン
ネルトランジスタM23およびM24、およびPチャン
ネルトランジスタM25およびM26を含んでいる。電
流源86は、NチャンネルトランジスタM23およびM
24のソースと供給端子VSSとの間につながれてい
る。NチャンネルトランジスタM23は基準電圧ノード
N4へつながれたゲートとPチャンネルトランジスタM
25のゲートおよびドレインへつながれたドレインとを
有する。PチャンネルトランジスタM25は供給端子V
DDへつながれたソースを有する。Nチャンネルトラン
ジスタM24は調節ノードADJへつながれたゲートと
PチャンネルトランジスタM26のゲートおよびドレイ
ンへつながれたドレインとを有する。Pチャンネルトラ
ンジスタM26は供給端子VDDへつながれたソースを
有する。NチャンネルトランジスタM23およびM24
は差動トランジスタ対を構成し、基準電圧ノードN4と
調節ノードADJ上との相対的な電圧レベルの関数とし
てそれらの対を通る電流I8をステアリングする。
【0025】PチャンネルトランジスタM27はPチャ
ンネルトランジスタM25とつながれて、Pチャンネル
トランジスタM25のドレインからPチャンネルトラン
ジスタM27のドレインへ電流をミラー反転させるカレ
ントミラーを構成する。PチャンネルトランジスタM2
7は、PチャンネルトランジスタM25のドレインおよ
びゲートへつながれたゲート、供給端子VDDへつなが
れたソース、およびNチャンネルトランジスタM28の
ドレインおよびゲートへつながれたドレインを有する。
NチャンネルトランジスタM28は供給端子VSSへつ
ながれたソースを有する。
【0026】出力ドライバー80はNチャンネル電流シ
ンクトランジスタM29およびM30と、Pチャンネル
電流ソーストランジスタM31およびM32とを含む。
Nチャンネル電流シンクトランジスタM29およびM3
0はNチャンネルトランジスタM28とつながれて、ト
ランジスタM28のドレインにおける電流をトランジス
タM29およびM30のドレインにおける電流へミラー
反転させるカレントミラーを構成する。Nチャンネル電
流シンクトランジスタM29およびM30のゲートはN
チャンネルトランジスタM28のゲートおよびドレイン
へつながれ、また、トランジスタM29およびM30の
ソースは供給端子VSSへつながれている。Nチャンネ
ル電流シンクトランジスタM29のドレインはオフセッ
ト電流出力46aへつながれ、Nチャンネル電流シンク
トランジスタM30のドレインはオフセット電流出力4
6bへつながれている。
【0027】Pチャンネル電流ソーストランジスタM3
1およびM32はPチャンネルトランジスタM26とつ
ながれて、トランジスタM26のドレインにおける電流
をトランジスタM31およびM32のドレインにおける
電流へミラー反転させるカレントミラーを構成する。P
チャンネル電流ソーストランジスタM31およびM32
はPチャンネルトランジスタM26のドレインおよびゲ
ートへつながれたゲートと供給端子VDDへつながれた
ソースとを有する。Pチャンネル電流ソーストランジス
タM31のドレインはオフセット電流出力46aへつな
がれ、またPチャンネル電流ソーストランジスタM32
のドレインはオフセット電流出力46bへつながれてい
る。
【0028】もし調節ノードADJ上の電圧レベルが基
準ノードN4上の電圧レベルよりも低ければ、電流I8
の大部分はNチャンネルトランジスタM24よりもむし
ろNチャンネルトランジスタM23を通るように仕向け
られる。NチャンネルトランジスタM23のドレイン、
従ってPチャンネルトランジスタM25のドレインを流
れる電流は、PチャンネルトランジスタM27のドレイ
ンへミラー反転される。PチャンネルトランジスタM2
7のドレインを通って流れる電流はNチャンネルトラン
ジスタM28のドレインへ供給され、それはNチャンネ
ル電流シンクトランジスタM29およびM30のドレイ
ンへミラー反転される。これらのトランジスタはオフセ
ット電流出力46aおよび46bから等しい電流をシン
クする。
【0029】もし調節ノードADJ上の電圧レベルが基
準ノードN4上の電圧レベルよりも高ければ、電流I8
の大部分はNチャンネルトランジスタM23よりもむし
ろNチャンネルトランジスタM24を通るように仕向け
られる。NチャンネルトランジスタM24のドレイン、
従ってPチャンネルトランジスタM26のドレインを流
れる電流は、Pチャンネル電流ソーストランジスタM3
1およびM32のドレインへミラー反転され、それらの
トランジスタはオフセット電流出力46aおよび46b
へ等しい電流をソースする。
【0030】基準電圧発生器76はNチャンネルのダイ
オード接続されたトランジスタM33aと、Pチャンネ
ルのダイオード接続されたトランジスタM33bとを含
む。トランジスタM33aは供給端子VSSへつながれ
たドレインおよびゲートと基準ノードN4へつながれた
ソースとを有する。PチャンネルトランジスタM33b
は基準ノードN4へつながれたドレインおよびゲートと
供給端子VDDへつながれたソースとを有する。トラン
ジスタM33aおよびM33bは電圧分割器として機能
し、基準ノードN4上の電圧レベルを供給端子VDDと
VSSの中間の電圧レベルにセットする。トランジスタ
M33aおよびM33bは同じチャンネル長および同じ
チャンネル幅を持つことが好ましい。しかし、本発明に
おいて、その他の基準電圧レベルおよび基準電圧回路を
使用することも可能である。
【0031】フィルタコンデンサ78はNチャンネルト
ランジスタM34aとPチャンネルトランジスタM34
bとを含む。NチャンネルトランジスタM34aは基準
ノードN4へつながれたゲートと供給端子VSSへつな
がれたソースおよびドレインとを有する。Pチャンネル
トランジスタM34bは基準ノードN4へつながれたゲ
ートと供給端子VDDへつながれたソースおよびドレイ
ンとを有する。
【0032】図5は、調節ノードADJ、基準ノードN
4、回路ノードN6、N6(バー)、N8、N8(バ
ー)、そして相補出力端子42aおよび42b上の電圧
レベルを時間軸に対して示したグラフである。入力端子
38aおよび38b(図3に示されている)へは差動ク
ロック信号が供給された。図5において、調節ノードA
DJ上の電圧レベルは最初、基準ノードN4上の電圧レ
ベルに対して低レベルにある。相補出力端子42aおよ
び42b上の出力信号OUTおよびOUT(バー)は、
論理高レベル(例えば、3.3ボルト)と論理低レベル
(例えば、0ボルト)との間を行ったり来たりトグルす
る。出力信号OUTおよびOUT(バー)に重畳させた
破線90は、相補出力信号が互いに交差する地点の電圧
を示している。出力信号OUTとOUT(バー)とは最
初、0ボルトの低レベルで交差する。
【0033】信号が低い位置で交差するため、トランジ
スタM14−M17(図4に示された)は、入力信号I
NおよびIN(バー)の遷移毎に調節ノードADJに対
して電荷を加える。調節ノードADJ上の電圧は増大し
ながら基準ノードN4上の基準電圧へ近づく。調節ノー
ドADJ上の電圧が基準電圧に到達すると、交差電圧9
0は論理高レベルと論理低レベルとの中間(例えば、
1.65ボルト)へ向かって上昇し、その位置で出力信
号OUTとOUT(バー)とは高い位置でも低い位置で
もない電圧で交差することになる。回路は安定な動作状
態に落ちつき、調節ノードADJ上の電圧レベルは上方
へも下方へも調節されない。入力が50%のデューティ
サイクルを持つ差動クロック信号である場合、これによ
って、真および相補出力の両方に50%のデューティサ
イクルが得られる。
【0034】本発明は好適実施例に関して説明された
が、本発明の精神および展望から外れることなしに構成
および詳細に関して変更が可能であることを当業者は理
解されよう。例えば、図2におけるN6とN6(バ
ー)、N8とN8(バー)、あるいはOUTとOUT
(バー)等の回路ノード対のいずれをも交差調節回路3
6の電圧測定入力44aおよび44bへつなぐことがで
きる。更に、回路ノードN7とN7(バー)、あるいは
N9とN9(バー)を電圧測定入力44aおよび44b
へつなぐこともできるが、調節ノードADJはNチャン
ネルトランジスタM23へつなぐべきであり、基準電圧
ノードN4もNチャンネルトランジスタM24へつなぐ
べきである。
【0035】本発明は特別な差動−CMOSレベル変換
器回路に関して説明されてきたが、その他の変換器や回
路構成に本発明を適用することができる。本発明はCM
OS技術以外の各種技術によって実現することができ
る。電圧供給端子は、用いられる技術や採用される特別
な規則に依存して、相対的に正にも負にもできる。本明
細書および特許請求の範囲で用いられた”プルアップ”
や”プルダウン”という用語は勝手な用語であって、電
圧供給端子の相対的なレベルに依存して、論理高レベル
でも論理低レベルでも、いずれについても適用されるも
のである。同様に、”つながれた”という表現は各種タ
イプの接続あるいは結合によるものを含むことができ、
直接的な接続および1つまたは複数の部品を介しての接
続を含むこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の差動−CMOSレベル変換器の模式
図。
【図2】本発明の差動−CMOSレベル変換器の模式
図。
【図3】相補出力波形であって、aおよびbは中間電圧
よりも低い位置で交差する時のそれぞれ回路ノードN
6、N6(バー)およびN8、N8(バー)の波形図
で、cおよびdは中間電圧よりも高い位置で交差する時
のそれぞれ回路ノードN6、N6(バー)およびN8、
N8(バー)の波形図。
【図4】図2に示した差動−CMOSレベル変換器内の
交差調節回路の模式図。
【図5】本発明に従う、交差調節出力、基準電圧、およ
び相補出力対の時間に対する波形図。
【符号の説明】
10 差動−CMOSレベル変換器 12 差動入力 14 相補出力 16 電流源 30 差動−CMOSレベル変換器 32 差動−CMOS変換回路 34 CMOSインバータ 36 交差電圧調節回路 38 差動入力 40 出力 42 相補出力端子 44 電圧測定入力 46 オフセット電流出力 70 交差電圧測定回路 72 ループフィルタコンデンサ 74 差動増幅器 76 基準電圧発生器 78 フィルタコンデンサ 80 出力ドライバー 82 プルアップ回路 84 プルダウン回路 86 電流源 90 交差電圧

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動−CMOSレベル変換器であって、 第1および第2の差動入力と、第1および第2の相補出
    力とを有する変換回路、およびそれぞれ、前記第1およ
    び第2の相補出力へつながれた第1および第2の交差電
    圧測定入力と、前記第1および第2の相補出力へつなが
    れた第1および第2のオフセット電流出力とを有する交
    差調節回路、を含む差動−CMOSレベル変換器。
  2. 【請求項2】 請求項第1項記載の差動−CMOSレベ
    ル変換器であって、更に前記第1の相補出力と前記第1
    の交差電圧測定入力との間につながれた第1のバッフ
    ァ、および前記第2の相補出力と前記第2の交差電圧測
    定入力との間につながれた第2のバッファ、を含む差動
    −CMOSレベル変換器。
  3. 【請求項3】 請求項第1項記載の差動−CMOSレベ
    ル変換器であって、前記交差調節回路が、 第1および第2の供給端子、 交差電圧基準ノード、 前記第1の供給端子と交差調節出力との間につながれ
    て、前記第1および第2の交差電圧測定入力によって制
    御されるプルアップ回路と、前記交差調節出力と前記第
    2の供給端子との間につながれて、前記第1および第2
    の交差電圧測定入力によって制御されるプルダウン回路
    とを含む交差電圧測定回路、 前記交差調節出力へつながれたループフィルタコンデン
    サ、および前記交差電圧基準ノードへつながれた第1の
    増幅器入力、前記交差調節出力へつながれた第2の増幅
    器入力、および前記第1および第2のオフセット電流出
    力へそれぞれつながれた第1および第2の増幅器出力を
    有する差動増幅器、 を含んでいる差動−CMOSレベル変換器。
  4. 【請求項4】 請求項第3項記載の差動−CMOSレベ
    ル変換器であって、 前記プルアップ回路が、前記第1の供給端子と前記交差
    調節出力との間に直列につながれ、それぞれ前記第1お
    よび第2の交差電圧測定入力へつながれたゲートを有す
    る第1および第2のPチャンネルトランジスタを含んで
    おり、更に前記プルダウン回路が、前記交差調節出力と
    前記第2の供給端子との間に直列につながれ、それぞれ
    前記第1および第2の交差電圧測定入力へつながれたゲ
    ートを有する第1および第2のNチャンネルトランジス
    タを含んでいる、差動−CMOSレベル変換器。
  5. 【請求項5】 請求項第3項記載の差動−CMOSレベ
    ル変換器であって、前記プルアップ回路が、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第1の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記交差調節出力へつながれた第1のPチャンネル
    MOSFET、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第2の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記第1のPチャンネルMOSFETの前記ソース
    へつながれた第2のPチャンネルMOSFET、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第2の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記交差調節出力へつながれた第3のPチャンネル
    MOSFET、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第1の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記第3のPチャンネルMOSFETの前記ソース
    へつながれた第4のPチャンネルMOSFET、および
    前記第1の供給端子と前記第2および第4のPチャンネ
    ルトランジスタの前記ソースとの間につながれたプルア
    ップ抵抗、を含んでおり、更に前記プルダウン回路が、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第1の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記交差調節出力へつながれた第1のNチャンネル
    MOSFET、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第2の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記第1のNチャンネルMOSFETの前記ソース
    へつながれた第2のNチャンネルMOSFET、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第2の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記交差調節出力へつながれた第3のNチャンネル
    MOSFET、 ゲートと、ソースおよびドレインとを有し、前記ゲート
    が前記第1の交差電圧測定入力へつながれ、前記ドレイ
    ンが前記第3のNチャンネルMOSFETの前記ソース
    へつながれた第4のNチャンネルMOSFET、および
    前記第2および第4のNチャンネルトランジスタの前記
    ソースと前記第2の供給端子との間につながれたプルダ
    ウン抵抗、を含んでいる、差動−CMOSレベル変換
    器。
  6. 【請求項6】 請求項第3項記載の差動−CMOSレベ
    ル変換器であって、更に、 入力を前記第1の増幅器出力へつながれ、出力を前記第
    1のオフセット電流出力へつながれた第1のカレントミ
    ラーを含む第1の電流シンク、 入力を前記第1の増幅器出力へつながれ、出力を前記第
    2のオフセット電流出力へつながれた第2のカレントミ
    ラーを含む第2の電流シンク、 入力を前記第2の増幅器出力へつながれ、出力を前記第
    1のオフセット電流出力へつながれた第3のカレントミ
    ラーを含む第1の電流ソース、および入力を前記第2の
    増幅器出力へつながれ、出力を前記第2のオフセット電
    流出力へつながれた第4のカレントミラーを含む第2の
    電流ソース、を含む差動−CMOSレベル変換器。
  7. 【請求項7】 請求項第6項記載の差動−CMOSレベ
    ル変換器であって、前記第1および第2のカレントミラ
    ーがNチャンネルカレントミラーを含んでおり、更に、 前記第1の増幅器出力と前記第1および第2のカレント
    ミラーの入力との間につながれた第5のカレントミラー
    であって、Pチャンネルカレントミラーを含む第5のカ
    レントミラー、を含む差動−CMOSレベル変換器。
  8. 【請求項8】 集積回路であって、 第1および第2の供給端子、 第1および第2の差動入力と、第1および第2の相補出
    力とを有し、前記第1の供給端子と前記第2の供給端子
    との間につながれた差動−CMOS変換器、 第1および第2の交差電圧測定入力と、前記第1および
    第2の相補出力へそれぞれつながれた第1および第2の
    オフセット電流出力とを有する交差調節回路、 前記第1の相補出力と前記第1の交差電圧測定入力との
    間につながれた第1のバッファ、および前記第2の相補
    出力と前記第2の交差電圧測定入力との間につながれた
    第2のバッファ、を含む集積回路。
  9. 【請求項9】 差動−CMOSレベル変換器の第1と第
    2の相補出力間の交差電圧を調節する方法であって、 前記第1および第2の相補出力の関数として、それぞれ
    第1および第2のバッファ出力を発生させること、 前記第1と第2のバッファ出力の交差電圧を測定するこ
    と、 前記交差電圧を基準電圧と比較すること、 もし前記交差電圧が前記基準電圧よりも低ければ、前記
    第1および第2の相補出力に対して電流をソースするこ
    と、およびもし前記交差電圧が前記基準電圧よりも高け
    れば、前記第1および第2の相補出力から電流をシンク
    すること、を含む方法。
JP9057800A 1996-03-12 1997-03-12 交差電圧調節機能を備えた差動−cmosレベル変換器 Pending JPH1013210A (ja)

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US614403 1984-05-24
US698306 1985-07-12
US08/614,403 US5724361A (en) 1996-03-12 1996-03-12 High performance n:1 multiplexer with overlap control of multi-phase clocks
US08/698,306 US5726588A (en) 1996-03-12 1996-08-15 Differential-to-CMOS level converter having cross-over voltage adjustment

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JPH1013210A true JPH1013210A (ja) 1998-01-16

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